JP2016197678A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016197678A JP2016197678A JP2015077490A JP2015077490A JP2016197678A JP 2016197678 A JP2016197678 A JP 2016197678A JP 2015077490 A JP2015077490 A JP 2015077490A JP 2015077490 A JP2015077490 A JP 2015077490A JP 2016197678 A JP2016197678 A JP 2016197678A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- igbt
- diode
- semiconductor device
- semiconductor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 16
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 18
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 20
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 229910000789 Aluminium-silicon alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
- H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
- H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/07—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common
- H01L27/0744—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common without components of the field effect type
- H01L27/075—Bipolar transistors in combination with diodes, or capacitors, or resistors, e.g. lateral bipolar transistor, and vertical bipolar transistor and resistor
- H01L27/0755—Vertical bipolar transistor in combination with diodes, or capacitors, or resistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/07—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common
- H01L27/0705—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type
- H01L27/0727—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type in combination with diodes, or capacitors or resistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
- H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
- H01L29/0619—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
- H01L29/41741—Source or drain electrodes for field effect devices for vertical or pseudo-vertical devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66015—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising semiconducting carbon, e.g. diamond, diamond-like carbon, graphene
- H01L29/66022—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising semiconducting carbon, e.g. diamond, diamond-like carbon, graphene the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
- H01L29/6603—Diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66083—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
- H01L29/6609—Diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/66325—Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/8613—Mesa PN junction diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
- H01L29/0692—Surface layout
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
- H01L29/0692—Surface layout
- H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
Abstract
Description
本発明は半導体装置に関し、特に還流ダイオードを内蔵した絶縁ゲート型バイポーラトランジスタに関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to an insulated gate bipolar transistor having a built-in free wheel diode.
電力用半導体素子であるパワーデバイスは、家電製品や電気自動車、鉄道といった分野から、「再生可能エネルギー」として注目が高まっている太陽光発電や風力発電の分野まで幅広く用いられている。これらの分野では、パワーデバイスでインバータ回路を構築し、誘導モータなどの誘導性負荷を駆動する場合が多い。その場合、誘導性負荷の逆起電力により生じる電流を還流させる為の還流ダイオード(以下、単にダイオードと表記)が必要であり、通常のインバータ回路は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(以下、IGBTと表記)とダイオードを複数個用いて構成される。しかし、インバータ装置は、小型軽量化および低コスト化が強く望まれており、複数個の半導体素子を搭載する事は望ましくない。そこで、その解決方法の一つとして、IGBTとダイオードを同一のチップに形成した逆導通型IGBT(以下、RC−IGBTと表記)の開発が進められている(例えば特許文献1、2を参照)。これにより、半導体素子の搭載面積縮小や低コスト化が望める。 Power devices, which are power semiconductor elements, are widely used in fields such as home appliances, electric vehicles, and railways, and in the fields of solar power generation and wind power generation that are attracting attention as “renewable energy”. In these fields, an inverter circuit is often constructed with a power device to drive an inductive load such as an induction motor. In that case, a free-wheeling diode (hereinafter simply referred to as a diode) is required to recirculate the current generated by the back electromotive force of the inductive load, and an ordinary inverter circuit is an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as IGBT). ) And a plurality of diodes. However, the inverter device is strongly desired to be reduced in size, weight and cost, and it is not desirable to mount a plurality of semiconductor elements. Thus, as one of the solutions, development of a reverse conduction type IGBT (hereinafter referred to as RC-IGBT) in which an IGBT and a diode are formed on the same chip is underway (see, for example, Patent Documents 1 and 2). . As a result, it is possible to reduce the mounting area and cost of the semiconductor element.
RC−IGBTは、IGBTとダイオードが1つの半導体基板内に形成されているが、低コスト化を実現する為に、両素子を個別にではなく同時に形成していく必要がある。一般的に、IGBTのエミッタ電極の直下には、アノード拡散層の最表面不純物濃度を高くする必要がある。しかしながら、その背反事項としてダイオードのリカバリ特性が悪化する為、表面不純物濃度は十分に高く設定出来ない問題があった。 In the RC-IGBT, the IGBT and the diode are formed in one semiconductor substrate. However, in order to reduce the cost, it is necessary to form both elements simultaneously instead of individually. Generally, it is necessary to increase the outermost surface impurity concentration of the anode diffusion layer immediately below the IGBT emitter electrode. However, there is a problem that the surface impurity concentration cannot be set sufficiently high because the recovery characteristic of the diode deteriorates as a contradiction.
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、IGBTとダイオードを1つの半導体基板内に形成した半導体装置において、ダイオードのリカバリ特性を向上させた半導体装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which the recovery characteristics of the diode are improved in a semiconductor device in which the IGBT and the diode are formed in one semiconductor substrate. To do.
本発明に係る半導体装置は、半導体基板の第1主面側にエミッタ層、半導体基板の第2主面側にコレクタ層を備える絶縁ゲート型バイポーラトランジスタと、半導体基板の第1主面側にアノード層、半導体基板の第2主面側にカソード層を備える還流ダイオードと、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタと還流ダイオードとの境界に設けられ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタと還流ダイオードとを分離するウェル領域と、エミッタ層、アノード層およびウェル領域に接続するように半導体基板の第1主面に形成された第1電極と、ウェル領域と第1電極との間に設けられる抵抗体と、コレクタ層およびカソード層に接続するように半導体基板の第2主面に形成された第2電極と、を備える。 The semiconductor device according to the present invention includes an insulated gate bipolar transistor having an emitter layer on the first main surface side of the semiconductor substrate and a collector layer on the second main surface side of the semiconductor substrate, and an anode on the first main surface side of the semiconductor substrate. A reflux diode having a cathode layer on the second main surface side of the semiconductor substrate, a well region provided at a boundary between the insulated gate bipolar transistor and the reflux diode, and separating the insulated gate bipolar transistor and the reflux diode; A first electrode formed on the first main surface of the semiconductor substrate so as to be connected to the emitter layer, the anode layer, and the well region, a resistor provided between the well region and the first electrode, a collector layer, and a cathode layer And a second electrode formed on the second main surface of the semiconductor substrate so as to be connected to the semiconductor substrate.
本発明に係る半導体装置は、還流ダイオードと絶縁ゲート型バイポーラトランジスタとを分離するウェル領域において、ウェルと第1電極との間に抵抗体を設ける。抵抗体を設けることにより、還流ダイオードがオン状態の際にウェル領域からのホール注入が抑制される。これにより、還流ダイオードがオフした時の逆回復電流が抑制される。よって、同一基板上に還流ダイオードと絶縁ゲート型バイポーラトランジスタとを形成した半導体装置において、リカバリ特性を向上させることが可能となる。 In the semiconductor device according to the present invention, a resistor is provided between the well and the first electrode in the well region that separates the free wheel diode and the insulated gate bipolar transistor. By providing the resistor, hole injection from the well region is suppressed when the free-wheeling diode is on. Thereby, the reverse recovery current when the return diode is turned off is suppressed. Therefore, recovery characteristics can be improved in a semiconductor device in which a free wheel diode and an insulated gate bipolar transistor are formed on the same substrate.
<前提技術>
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の前提となる技術について説明する。図7は、前提技術における半導体装置(即ち、RC−IGBT101)の平面図である。図8は、図7中のダイオード102の領域とIGBT103の領域にまたがる線分A−Bにおける断面図である。図9は、図7中の領域Cを拡大した平面図である。
<Prerequisite technology>
Prior to describing the embodiments of the present invention, the technology that is the premise of the present invention will be described. FIG. 7 is a plan view of a semiconductor device (that is, RC-IGBT 101) in the base technology. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line A-B across the region of
図7に示すように、RC−IGBT101には、ダイオード102とIGBT103が設けられている。ダイオード102とIGBT103との間には、ウェル領域104が設けられる。ウェル領域104には、ダイオード102とIGBT103とを分離するためのpウェル109が設けられる。RC−IGBT101はさらに、ゲートパッド領域105、終端領域106、耐圧保持領域107を備える。
As shown in FIG. 7, the RC-IGBT 101 is provided with a
図8に示すように、半導体基板には、ダイオード102とIGBT103とに共通のn−ドリフト層108が形成される。n−ドリフト層108の上面側において、ダイオード102とIGBT103とを分離するようにpウェル109が形成される。また、ダイオード102において、pアノード層110を貫通するようにトレンチ111が形成されている。
As shown in FIG. 8, an n −
トレンチ111内壁には酸化膜112を介して導電性のポリシリコン113が埋め込まれている。このトレンチ111には耐圧特性を安定させる効果がある。なお、トレンチ111が形成されない従来例もある。
IGBT103には、n−ドリフト層108の上面側においてpベース層114が形成される。pベース層114の上面にn+エミッタ層115およびp+コンタクト層116が形成される。n+エミッタ層115とpベース層114を貫通するようにトレンチ117が形成されている。
In the IGBT 103,
トレンチ117内壁にはゲート酸化膜118を介して導電性のポリシリコン119が埋め込まれており、この導電性のポリシリコン119はIGBT103のゲートとしての機能を有する。
ダイオード102とIGBT103との境界であるウェル領域104は、ダイオード102とIGBT103の電気的動作を分離する機能を有する。ウェル領域104には、p型不純物の深い拡散層で形成されたpウェル109が形成されている。また、pウェル上の開口部120にはp+コンタクト層121が形成されている。
A
ダイオード102のアノード層110およびトレンチ111、IGBT103のn+エミッタ層115、p+コンタクト層116およびトレンチ117、ウェル領域104のpウェル109は、絶縁膜122で覆われている。絶縁膜122には開口部123,124,120が設けられている。
The
ダイオード102のアノード層110は、開口部123を通じてエミッタ電極125と接続されている。IGBT103のpベース層114、n+エミッタ層115およびp+コンタクト層116は、開口部124を通じてエミッタ電極125と接続されている。また、pウェル109上面側に形成されたp+コンタクト層121は、開口部120を通じてエミッタ電極125と接続されている。
The
なお、ダイオード102のアノード層110とエミッタ電極125とのオーミック性を向上させるために、アノード層110とエミッタ電極125との間にp+コンタクト領域を形成してもよい。また、同様の理由で、アノード層110とエミッタ電極125との間にバリアメタル層を形成してもよい。また、IGBT103のn+エミッタ層115およびp+コンタクト層116とエミッタ電極125との間にバリアメタル層を形成してもよい。
In order to improve the ohmic property between the
ダイオード102の直下であるn−ドリフト層108の下面側には、nバッファ層126とn+カソード層127が形成されている。IGBT103の直下であるn−ドリフト層108の下面側には、ダイオード102と共通層であるnバッファ層126と、p+コレクタ層128が形成されている。
An
n+カソード層127とp+コレクタ層128は、共通電極であるコレクタ電極129と接続されている。ここで、コレクタ電極129は金属の相互拡散防止とオーミック性を向上させるため、シリコン側から順に、例えばTi層、Ni層、Au層、又はAlSi層、Ti層、Ni層、Au層が積層されて形成されている。
The n +
次に、図7および図9に示す終端領域106を説明する。図9において、便宜上ゲート配線パターンは省略している。図7に示すように、終端領域106はダイオード102およびIGBT103の周囲を囲むように形成されている。また、ウェル領域104と終端領域106とは図7中の領域Cにおいて繋がっている。つまり、図9に示すように、ウェル領域104のpウェル109が、終端領域106のpウェル131と接続された構造となっている。終端領域106において、ウェル領域104と同様にオーミック性を向上させるためにp+コンタクト層133が形成されている。終端領域106上にも絶縁膜122が形成されており、p+コンタクト層133がエミッタ電極125と接続するために開口部135が設けられている。終端領域106に形成されたpウェル131によって、ダイオード102およびIGBT103は耐圧保持領域107と分離されている。
Next, the
ここで、ダイオードのリカバリ特性について簡単に説明する。図10は、ダイオードをオン状態からオフ状態に切り替えた場合の逆回復時の電流波形を示す図である。ダイオードがオン状態からオフ状態になる際には、n+カソード層からpアノード層に向かって逆方向電流が流れる。この逆方向電流のピーク値をリカバリ電流(Irr)と呼ぶ。この電流がエネルギーロスになるため、リカバリ電流は小さい事が要求される。 Here, the recovery characteristics of the diode will be briefly described. FIG. 10 is a diagram showing a current waveform at the time of reverse recovery when the diode is switched from the on state to the off state. When the diode changes from the on state to the off state, a reverse current flows from the n + cathode layer toward the p anode layer. This peak value of the reverse current is called a recovery current (Irr). Since this current causes energy loss, the recovery current is required to be small.
リカバリ電流を低減する手法として、pアノード層の不純物濃度を下げることが一般的であるが、同時にオーミック性の低下やキャリア注入効率の低下を引き起こすことで、順方向電圧Vfが高くなる問題がある。 As a technique for reducing the recovery current, it is common to lower the impurity concentration of the p anode layer, but at the same time, there is a problem that the forward voltage Vf is increased by causing a decrease in ohmic property and a decrease in carrier injection efficiency. .
また、前提技術において、ダイオード102とIGBT103とを分離する深いpウェル109はダイオードのアノード層としても機能するため、この領域によってリカバリ損失が増加するという問題があった。以下で説明する本発明の実施形態は以上の問題を解決する。
Further, in the base technology, the deep p-well 109 that separates the
<本発明の実施形態>
図1は、本発明の実施形態における半導体装置(即ち、RC−IGBT301)の平面図である。図2は、図1中のダイオード302の領域とIGBT303の領域にまたがる線分J−Kにおける断面図である。図3は、図1中の領域Lを拡大した平面図である。図2において、基板の上面を第1主面、下面を第2主面とする。
<Embodiment of the present invention>
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor device (that is, RC-IGBT 301) in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line JK that spans the region of
図1に示すように、RC−IGBT301は、ダイオード302とIGBT303が設けられている。ダイオード302とIGBT303との間には、ウェル領域304が設けられる。ウェル領域304には、ダイオード302とIGBT303とを分離するためのpウェル309が設けられる。RC−IGBT301はさらに、ゲートパッド領域305、終端領域306、耐圧保持領域307を備える。
As shown in FIG. 1, the RC-
図2に示すように、半導体基板には、ダイオード302とIGBT303とに共通のn−ドリフト層308が形成される。n−ドリフト層308の上面側において、ダイオード302とIGBT303とを分離するようにpウェル309が形成される。また、ダイオード302において、pアノード層310を貫通するようにトレンチ311が形成されている。
As shown in FIG. 2, an n −
トレンチ311内壁には酸化膜312を介して導電性のポリシリコン313が埋め込まれている。このトレンチ311には耐圧特性を安定させる効果がある。
IGBT303において、n−ドリフト層308の上面側においてpベース層314が形成される。pベース層314の上面にn+エミッタ層315およびp+コンタクト層316が形成される。n+エミッタ層315とpベース層314を貫通するようにトレンチ317が形成されている。
In
トレンチ317内壁にはゲート酸化膜318を介して導電性のポリシリコン319が埋め込まれており、この導電性のポリシリコン319はIGBT303のゲートとしての機能を有する。
ダイオード302とIGBT303との境界であるウェル領域304は、ダイオード302とIGBT303の電気的動作を分離する機能を有する。ウェル領域304には、p型不純物の深い拡散層で形成されたpウェル309が形成されている。pウェル309上には導電性のポリシリコンで形成された抵抗体351が配置されている。pウェル309と抵抗体351とは電気的に接続している。
A
ダイオード302のアノード層310およびトレンチ311、IGBT303のn+エミッタ層315、p+コンタクト層316およびトレンチ317、ウェル領域304のpウェル309は、絶縁膜322で覆われている。絶縁膜322には開口部323,324,320が設けられている。
The
ダイオード302のアノード層310は、開口部323を通じてエミッタ電極325と接続されている。IGBT303のpベース層314、n+エミッタ層315およびp+コンタクト層316は、開口部324を通じてエミッタ電極325と接続されている。また、pウェル309上面側に形成された抵抗体351は、開口部320を通じてエミッタ電極325と接続されている。図3に示すように、開口部320は連続的なスリット形状である。
The
なお、ダイオード302のアノード層310とエミッタ電極325とのオーミック性を向上させるために、アノード層310とエミッタ電極325との間にp+コンタクト領域を形成してもよい。また、同様の理由で、アノード層310とエミッタ電極325との間にTiN等でバリアメタル層を形成してもよい。また、IGBT303のn+エミッタ層315およびp+コンタクト層316とエミッタ電極325との間にもTiN等でバリアメタル層を形成してもよい。
Note that a p + contact region may be formed between the
ダイオード302の直下であるn−ドリフト層308の下面側には、nバッファ層326とn+カソード層327が形成されている。IGBT303の直下であるn−ドリフト層308の下面側には、ダイオード302と共通層であるnバッファ層326と、p+コレクタ層328が形成されている。
An
n+カソード層327とp+コレクタ層328は、共通電極であるコレクタ電極329と接続されている。ここで、コレクタ電極329は金属の相互拡散防止とオーミック性を向上させるため、シリコン側から順に、例えばTi層、Ni層、Au層、又はAlSi層、Ti層、Ni層、Au層が積層されて形成されている。
The n +
次に、図1および図3に示す終端領域106を説明する。図3において、便宜上ゲート配線パターンは省略している。図3に示すように、終端領域306はダイオード302およびIGBT303の周囲を囲むように形成されている。また、ウェル領域304と終端領域306とは図1中の領域Lにおいて繋がっている。つまり、図3に示すように、ウェル領域304のpウェル309が、終端領域306のpウェル331と接続された構造となっている。終端領域306において、オーミック性を向上させるためにp+コンタクト層333が形成されている。終端領域306上にも絶縁膜322が形成されており、p+コンタクト層333がエミッタ電極325と接続するために開口部335が設けられている。終端領域306に形成されたpウェル331によって、ダイオード302およびIGBT303は耐圧保持領域307と分離されている。
Next, the
なお、本実施形態においてダイオード302がトレンチ構造を有しているが、トレンチを有しないプレーナダイオードにおいても同様の効果を奏す。
In the present embodiment, the
また、本実施形態におけるIGBT303はキャリアストア層を有していないが、キャリアストアを有する電荷蓄積型トレンチゲートバイポーラトランジスタでも同様の効果を奏す。また、本実施形態におけるIGBT303は電子注入促進型であっても同様の効果を奏す。なお、本実施形態においてIGBT303はp+コンタクト層316を有しているが、p+コンタクト層316が無くても同様の効果を奏す。
Moreover, although the
また、本実施形態では抵抗体351として導電性のポリシリコンを用いたが、チタン(Ti)、コバルト(Co)などの金属でも同様の効果を奏す。
In the present embodiment, conductive polysilicon is used as the
また、本実施形態では、nバッファ層326を有しているパンチスルー型IGBTで説明したが、nバッファ層326を有しないノンパンチスルー型IGBTでも同様の効果を奏す。
In this embodiment, the punch-through IGBT having the
<効果>
本発明の実施形態における半導体装置(RC-IGBT301)は、半導体基板の第1主面側にエミッタ層(n+エミッタ層315)、半導体基板の第2主面側にコレクタ層(p+コレクタ層328)を備える絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT303)と、半導体基板の第1主面側にアノード層310、半導体基板の第2主面側にカソード層(n+カソード層327)を備える還流ダイオード(ダイオード302)と、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタと還流ダイオードとの境界に設けられ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタと還流ダイオードとを分離するウェル領域304と、エミッタ層、アノード層およびウェル領域304に接続するように半導体基板の第1主面に形成された第1電極(エミッタ電極325)と、ウェル領域304と第1電極との間に設けられる抵抗体351と、コレクタ層およびカソード層に接続するように半導体基板の第2主面に形成された第2電極(コレクタ電極329)と、を備える。
<Effect>
The semiconductor device (RC-IGBT 301) in the embodiment of the present invention has an emitter layer (n + emitter layer 315) on the first main surface side of the semiconductor substrate and a collector layer (p + collector layer 328) on the second main surface side of the semiconductor substrate. And a free-wheeling diode (diode 302) including an
本実施形態における半導体装置(RC-IGBT301)は、ダイオード302とIGBT303とを分離するウェル領域304において、pウェル309とエミッタ電極325との間に抵抗体351を設ける。抵抗体351を設けることにより、ダイオード302がオン状態の際にpウェル309からのホール注入が抑制される。これにより、ダイオード302がオフした時の逆回復電流が抑制される。よって、同一基板上にダイオード302とIGBT303とを形成したRC-IGBT301において、リカバリ特性を向上させることが可能となる。
In the semiconductor device (RC-IGBT 301) in this embodiment, a
また、本実施形態における半導体装置(RC-IGBT301)において、抵抗体351はポリシリコンである。
In the semiconductor device (RC-IGBT 301) in the present embodiment, the
従って、IGBT303のゲート電極としてポリシリコンを用いているため、抵抗体351として同じ材料であるポリシリコンを用いることで、製造工程の複雑化を抑制することが可能である。また、ポリシリコンは電極材料として普及しているため製造コストの増大を抑制することが可能である。
Therefore, since polysilicon is used as the gate electrode of the
また、本実施形態における半導体装置(RC-IGBT301)において、抵抗体351はチタンを含んでもよい。従って、抵抗体351をポリシリコンの代わりにチタンで形成しても同様の効果を得ることが可能である。
In the semiconductor device (RC-IGBT 301) in this embodiment, the
また、本実施形態における半導体装置(RC-IGBT301)において、抵抗体351はコバルトを含んでもよい。従って、抵抗体351をポリシリコンの代わりにコバルトで形成しても同様の効果を得ることが可能である。
In the semiconductor device (RC-IGBT 301) in the present embodiment, the
また、本実施形態における半導体装置(RC-IGBT301)において、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT303)は、電子注入促進型であってもよい。従って、IGBT303がIEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)であっても同様の効果を得ることが可能である。
In the semiconductor device (RC-IGBT 301) in the present embodiment, the insulated gate bipolar transistor (IGBT 303) may be an electron injection promotion type. Therefore, even if the
<本発明の実施形態の第1変形例>
図4は、第1変形例における半導体装置(RC−IGBT301A)の断面図である。図4に示すように、第1変形例においては、IGBT303のp+コレクタ層328がダイオード302側に延長される。ウェル領域304におけるpウェル309は、平面視でIGBT303のp+コレクタ層328に含まれる。その他の構成はRC−IGBT301(図1から図3)と同じため説明を省略する。
<First Modification of Embodiment of the Present Invention>
FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor device (RC-
<効果>
本発明の実施形態の第1変形例における半導体装置(RC−IGBT301A)において、ウェル領域304は、平面視でコレクタ層(p+コレクタ層328)に含まれるように重なる。pウェル309は還流ダイオード(ダイオード302)として機能する。そのため、ダイオード302がオンの時にpウェル309から注入されたホールが、ダイオード302オフ時にリカバリ電流の発生の要因となる。第1変形例では、図4に示すように、pウェル309の直下にn+カソード層327の代わりにp+コレクタ層328が延在して設けられる。従って、ダイオード302オン時に、n+カソード層327からの電子の注入が抑制されるため、pウェル309直下のキャリア密度が低下する。よって、ダイオード302オフ時のリカバリ電流を抑制することが可能である。
<Effect>
In the semiconductor device (RC-
<本発明の実施形態の第2変形例>
図5は、第2変形例における半導体装置(RC−IGBT301B)の平面図である。第2の変形例においては、終端領域306の構造をウェル領域304と同様の構造とする。つまり、終端領域306においても、pウェル331とエミッタ電極325との間に抵抗体351を設ける。その他の構成はRC−IGBT301(図1から図3)と同じため説明を省略する。
<Second Modification of Embodiment of the Present Invention>
FIG. 5 is a plan view of a semiconductor device (RC-
<効果>
本発明の実施形態の第2変形例における半導体装置(RC−IGBT301B)は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT303)および還流ダイオード(ダイオード302)を平面視で囲むように半導体基板に形成される終端領域306をさらに備え、第1電極(エミッタ電極325)は終端領域306にも接続しており、抵抗体351は、終端領域306と第1電極との間にも設けられる。
<Effect>
A semiconductor device (RC-
第2の変形例によれば、抵抗体351が適用されるpウェルの面積が増えるため、リカバリ特性をより向上させることが可能である。
According to the second modification, since the area of the p-well to which the
<本発明の実施形態の第3変形例>
本発明の実施形態におけるRC−IGBT301においてpウェル309と抵抗体351とを接続する開口部320の形状を変形したのが、第3変形例におけるRC−IGBT301Cである。図6は、第3変形例における半導体装置(RC−IGBT301C)の平面図である。図6に示すように、第3変形例では、開口部320は互いに分離した複数の開口で構成される。その他の構成はRC−IGBT301(図1から図3)と同じため説明を省略する。
<Third Modification of Embodiment of the Present Invention>
In the RC-
<効果>
本発明の実施形態の第3変形例における半導体装置(RC−IGBT301C)において、ウェル領域304と第1電極(エミッタ電極325)とは、互いに分離した複数の開口(開口部320)を通して接続されており、複数の開口のそれぞれには抵抗体351が設けられる。
<Effect>
In the semiconductor device (RC-IGBT 301C) in the third modification of the embodiment of the present invention, the
従って、RC−IGBT301(図3)における開口部320は連続的なスリット形状であったが、第3変形例では、開口部320を互いに分離した複数の開口とする。この構成により、pウェル309とエミッタ電極325との間においてコンタクト抵抗が上昇するため、リカバリ特性をより向上させることが可能である。
Therefore, although the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施形態および各変形例を自由に組み合わせたり、実施形態および各変形例を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with the embodiment and each modification within the scope of the invention, and the embodiment and each modification can be appropriately modified and omitted.
101,301,301A,301B,301C RC−IGBT、102,302 ダイオード、103,303 IGBT、104,304 ウェル領域、105,305 ゲートパッド領域、106,306 終端領域、107,307 耐圧保持領域、108,308 n−ドリフト層、109,131,309,331 pウェル、110,310 pアノード層、111,117,311,317 トレンチ、112,312 酸化膜、113,119,313,319 ポリシリコン、114,314 pベース層、115,315 n+エミッタ層、116,316 p+コンタクト層、118,318 ゲート酸化膜、120,123,124,134,135,320,324,323,335 開口部、121,133,333 p+コンタクト層、122,322 絶縁膜、125,325 エミッタ電極、126,326 nバッファ層、127,327 n+カソード層、128,328 p+コレクタ層、129,329 コレクタ電極、351 抵抗体。 101, 301, 301A, 301B, 301C RC-IGBT, 102, 302 diode, 103, 303 IGBT, 104, 304 well region, 105, 305 gate pad region, 106, 306 termination region, 107, 307 breakdown voltage holding region, 108 , 308 n-drift layer, 109, 131, 309, 331 p well, 110, 310 p anode layer, 111, 117, 311, 317 trench, 112, 312 oxide film, 113, 119, 313, 319 polysilicon, 114 , 314 p base layer, 115, 315 n + emitter layer, 116, 316 p + contact layer, 118, 318 gate oxide film, 120, 123, 124, 134, 135, 320, 324, 323, 335 opening, 121, 133 333 + Contact layer, 122 or 322. insulating film, 125,325 emitter electrode, 126,326 n buffer layer, 127,327 n + cathode layer, 128,328 p + collector layer, 129,329 collector electrode, 351 a resistor.
Claims (8)
前記半導体基板の前記第1主面側にアノード層、前記半導体基板の前記第2主面側にカソード層を備える還流ダイオードと、
前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタと前記還流ダイオードとの境界に設けられ、当該絶縁ゲート型バイポーラトランジスタと当該還流ダイオードとを分離するウェル領域と、
前記エミッタ層、前記アノード層および前記ウェル領域に接続するように前記半導体基板の前記第1主面に形成された第1電極と、
前記ウェル領域と前記第1電極との間に設けられる抵抗体と、
前記コレクタ層および前記カソード層に接続するように前記半導体基板の前記第2主面に形成された第2電極と、
を備える、
半導体装置。 An insulated gate bipolar transistor comprising an emitter layer on the first main surface side of the semiconductor substrate and a collector layer on the second main surface side of the semiconductor substrate;
A free-wheeling diode comprising an anode layer on the first main surface side of the semiconductor substrate and a cathode layer on the second main surface side of the semiconductor substrate;
A well region provided at a boundary between the insulated gate bipolar transistor and the reflux diode, and separating the insulated gate bipolar transistor and the reflux diode;
A first electrode formed on the first main surface of the semiconductor substrate so as to be connected to the emitter layer, the anode layer, and the well region;
A resistor provided between the well region and the first electrode;
A second electrode formed on the second main surface of the semiconductor substrate so as to be connected to the collector layer and the cathode layer;
Comprising
Semiconductor device.
請求項1に記載の半導体装置。 The well region overlaps to be included in the collector layer in plan view;
The semiconductor device according to claim 1.
前記第1電極は前記終端領域にも接続しており、
前記抵抗体は、前記終端領域と前記第1電極との間にも設けられる、
請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 A termination region formed in the semiconductor substrate so as to surround the insulated gate bipolar transistor and the free-wheeling diode in plan view;
The first electrode is also connected to the termination region;
The resistor is also provided between the termination region and the first electrode.
The semiconductor device according to claim 1 or 2.
前記複数の開口のそれぞれには前記抵抗体が設けられる、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体装置。 The well region and the first electrode are connected through a plurality of openings separated from each other,
Each of the plurality of openings is provided with the resistor.
The semiconductor device as described in any one of Claims 1-3.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体装置。 The resistor is polysilicon;
The semiconductor device as described in any one of Claims 1-4.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体装置。 The resistor includes titanium;
The semiconductor device as described in any one of Claims 1-4.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体装置。 The resistor includes cobalt;
The semiconductor device as described in any one of Claims 1-4.
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の半導体装置。 The insulated gate bipolar transistor is an electron injection promoting type,
The semiconductor device according to claim 1.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015077490A JP6335829B2 (en) | 2015-04-06 | 2015-04-06 | Semiconductor device |
US14/990,092 US9799648B2 (en) | 2015-04-06 | 2016-01-07 | Semiconductor device |
KR1020160035082A KR101808411B1 (en) | 2015-04-06 | 2016-03-24 | Semiconductor device |
DE102016205111.3A DE102016205111B4 (en) | 2015-04-06 | 2016-03-29 | Semiconductor device with an IGBT and a freewheeling diode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015077490A JP6335829B2 (en) | 2015-04-06 | 2015-04-06 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016197678A true JP2016197678A (en) | 2016-11-24 |
JP6335829B2 JP6335829B2 (en) | 2018-05-30 |
Family
ID=56937672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015077490A Active JP6335829B2 (en) | 2015-04-06 | 2015-04-06 | Semiconductor device |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9799648B2 (en) |
JP (1) | JP6335829B2 (en) |
KR (1) | KR101808411B1 (en) |
DE (1) | DE102016205111B4 (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019145613A (en) * | 2018-02-19 | 2019-08-29 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
JP2020043237A (en) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 株式会社デンソー | Semiconductor device |
US10622350B2 (en) | 2018-02-14 | 2020-04-14 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP2020202250A (en) * | 2019-06-07 | 2020-12-17 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
US11094808B2 (en) | 2017-05-31 | 2021-08-17 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
US11107910B2 (en) | 2018-02-14 | 2021-08-31 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP2021192447A (en) * | 2017-12-14 | 2021-12-16 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
US11380784B2 (en) | 2018-02-14 | 2022-07-05 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
WO2023189754A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106158955A (en) | 2015-03-30 | 2016-11-23 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Power semiconductor and forming method thereof |
US9825128B2 (en) * | 2015-10-20 | 2017-11-21 | Maxpower Semiconductor, Inc. | Vertical power transistor with thin bottom emitter layer and dopants implanted in trenches in shield area and termination rings |
US10727326B2 (en) * | 2017-08-21 | 2020-07-28 | Semiconductor Components Industries, Llc | Trench-gate insulated-gate bipolar transistors (IGBTs) |
JP7055056B2 (en) * | 2018-04-24 | 2022-04-15 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor devices and methods for manufacturing semiconductor devices |
WO2019230851A1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-12-05 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
CN111987089A (en) * | 2020-08-19 | 2020-11-24 | 株洲中车时代半导体有限公司 | Reverse conducting IGBT power integrated module |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002222952A (en) * | 2001-01-26 | 2002-08-09 | Toshiba Corp | High withstand voltage semiconductor device |
JP2010186805A (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Semiconductor device |
JP2014075582A (en) * | 2012-09-12 | 2014-04-24 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5103830B2 (en) | 2006-08-28 | 2012-12-19 | 三菱電機株式会社 | Insulated gate semiconductor device |
JP5052091B2 (en) * | 2006-10-20 | 2012-10-17 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
JP4600936B2 (en) * | 2007-06-20 | 2010-12-22 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US8203181B2 (en) * | 2008-09-30 | 2012-06-19 | Infineon Technologies Austria Ag | Trench MOSFET semiconductor device and manufacturing method therefor |
US8580667B2 (en) * | 2010-12-14 | 2013-11-12 | Alpha And Omega Semiconductor Incorporated | Self aligned trench MOSFET with integrated diode |
JP6078961B2 (en) * | 2012-03-19 | 2017-02-15 | 富士電機株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
US9209109B2 (en) | 2013-07-15 | 2015-12-08 | Infineon Technologies Ag | IGBT with emitter electrode electrically connected with an impurity zone |
-
2015
- 2015-04-06 JP JP2015077490A patent/JP6335829B2/en active Active
-
2016
- 2016-01-07 US US14/990,092 patent/US9799648B2/en active Active
- 2016-03-24 KR KR1020160035082A patent/KR101808411B1/en active IP Right Grant
- 2016-03-29 DE DE102016205111.3A patent/DE102016205111B4/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002222952A (en) * | 2001-01-26 | 2002-08-09 | Toshiba Corp | High withstand voltage semiconductor device |
JP2010186805A (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Semiconductor device |
JP2014075582A (en) * | 2012-09-12 | 2014-04-24 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11094808B2 (en) | 2017-05-31 | 2021-08-17 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP7230969B2 (en) | 2017-12-14 | 2023-03-01 | 富士電機株式会社 | semiconductor equipment |
JP2021192447A (en) * | 2017-12-14 | 2021-12-16 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
US11810914B2 (en) | 2017-12-14 | 2023-11-07 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
US10622350B2 (en) | 2018-02-14 | 2020-04-14 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
US11107910B2 (en) | 2018-02-14 | 2021-08-31 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
US11380784B2 (en) | 2018-02-14 | 2022-07-05 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
US11949005B2 (en) | 2018-02-14 | 2024-04-02 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP2019145613A (en) * | 2018-02-19 | 2019-08-29 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
JP7091693B2 (en) | 2018-02-19 | 2022-06-28 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
CN112673466A (en) * | 2018-09-11 | 2021-04-16 | 株式会社电装 | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips |
WO2020054447A1 (en) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 株式会社デンソー | Semiconductor device |
JP6996461B2 (en) | 2018-09-11 | 2022-01-17 | 株式会社デンソー | Semiconductor device |
JP2020043237A (en) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 株式会社デンソー | Semiconductor device |
CN112673466B (en) * | 2018-09-11 | 2024-02-23 | 株式会社电装 | Semiconductor device with a semiconductor device having a plurality of semiconductor chips |
JP2020202250A (en) * | 2019-06-07 | 2020-12-17 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
JP7149899B2 (en) | 2019-06-07 | 2022-10-07 | 三菱電機株式会社 | semiconductor equipment |
WO2023189754A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6335829B2 (en) | 2018-05-30 |
KR20160119691A (en) | 2016-10-14 |
US20160293595A1 (en) | 2016-10-06 |
KR101808411B1 (en) | 2017-12-12 |
DE102016205111A1 (en) | 2016-10-06 |
US9799648B2 (en) | 2017-10-24 |
DE102016205111B4 (en) | 2023-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6335829B2 (en) | Semiconductor device | |
US10692861B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
CN101233615B (en) | Semiconductor element and electric device | |
JP4167294B2 (en) | Semiconductor elements and electrical equipment | |
JP5875680B2 (en) | Insulated gate bipolar transistor | |
JP2005354031A (en) | Semiconductor device | |
JP5753814B2 (en) | Diode, semiconductor device and MOSFET | |
JP2013115223A (en) | Semiconductor device | |
JP6145165B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2013051345A (en) | Diode, semiconductor device and mosfet | |
JP2017055079A (en) | Semiconductor device | |
US10186571B2 (en) | Power semiconductor device and method therefor | |
JP2019075502A (en) | Semiconductor device | |
JP6804379B2 (en) | Semiconductor device | |
JP6002387B2 (en) | Diode and power conversion system using the same | |
JP2011023527A (en) | Semiconductor device | |
JP6048003B2 (en) | Semiconductor device in which IGBT and diode are formed on the same semiconductor substrate | |
JP6561496B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2005243936A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170524 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180326 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180403 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180501 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6335829 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |